Mavzu: O‘rnatilgan tizimlar faniga kirish. O‘rnatiladigan tizimlar haqida asosiy tushunchalar. O‘rnatilgan tizimlarning turlari va ko‘rsatgichlari. Real vaqt o‘lchamida ishlash

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI AXBOROT TEXNOLOGIYALARI VA KOMMUNIKATSIYALARINI RIVOJLANTIRISH VAZIRLIGI

MUHAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI

TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI

O’rnatilgan tizimlar

fanidan

Mustaqil ish

Mavzu: O‘rnatilgan tizimlar faniga kirish.O‘rnatiladigan tizimlar haqida asosiy tushunchalar. O‘rnatilgan tizimlarning turlari va ko‘rsatgichlari. Real vaqt o‘lchamida ishlash.

Bajardi: Abdumalikov Xushnudbek

Qabul qildi: Xasanov Umidjon

Toshkent 2022
Reja:
1 O‘rnatilgan tizimlar faniga kirish.
2 O’rnatilgan tizimlarni sinflanishi
3 Real vaqt o‘lchamida ishlash.
4 Xulosa

O‘rnatilgan tizimlar faniga kirish.: O’rnatilgan tizim-bu amaliy kompyuter tizimi bo’lib, u boshqa turdagi kompyuter tizimlaridan, ya’ni shaxsiy kompyuterlar (PC) yoki superkompyuterlardan farq qiladi. Biroq, siz “o’rnatilgan tizim” tushunchasini tushunishda ba’zi qiyinchiliklarga uchrashingiz mumkin, chunki u texnologiyadagi o’zgarishlar va turli xildagi kompyuter qurilmalari va dasturiy qismlari narxlari sezilarli tushish natijasida doimiy ravishda mukammallashib boradi. Yaqin yillarda o’rnatilgan tizimning an’anaviy turlari doirasi ancha kengaydi. O’quvchi yaqin kelajakda bu tizimga duch kelishi mumkinligi sababli, tizim haqida mulohaza qilishni va bugungi kunda ular qanchalik to’g’ri ishlashi yoki kamchiliklarini tushunishi juda muhim hamda ular xususida onliravishda muhokama yurita olishi kerak. Quyida o’rnatilgan tizimning bir necha umumiy xususiyatlri haqida fikr yuritiladi

O’rnatilgan tizimlar qurilmalar va dasturiy ta’minotining keng qo’llanishi jihatdan shaxsiy kompyuterlarga (PC) qaraganda ancha chegaralangan. Bu hol o’rnatilgan tizimlarining muhim yo’nalishlari uchun to’g’riligini saqlamoqda. Qurilmalar cheklanganligi to’rt jihatdan kamchiliklarga ega, ular ish sifatini yaxshilash, is’temol kuchi, xotira va qurilma keng tarqalishidagi kamchiliklardir. Dasturiy ta’minotdagi kamchiliklar jihatdan o’rnatilgan tizimlar shaxsiy kompyuterlarga ancha yaqin, ya’ni tatbiqlar kam, ko’lami past tatbiqlar, operatsion tizim yo’qligi yoki cheklangan tizimlar. Biroq bu ta’riflar boshqaruv kengashi nazarida qisman to’g’ri va shaxsiy kompyuterlardagi dasturiy ta’minotning avvalgi va bugungi avlodi ancha mukammal o’rnayilgan tizim loyihalariga qayta joylanmoqda.
O’rnatilgan tizimlar faqat maxsus vazifalarni bajarish uchun loyihalashtirilgan. Ko’plab o’rnatilgan qurilmalar asosan bir xususiy vazifa uchun ishlab chiqilgan. Biroq, biz bugun ko’rishimiz mumkinki ayrim qurilmalar, masalan shaxsiy ma’lumotlar bazasi yordamchisi (PDA) gibrid telefon kameralari bir necha turdagi funksiyalarni bajarish uchun islab chiqarilgan.shuningdek, so’ngi raqamli TV lar ikkitomonlama amallarni bajarishga moslashgan, ya’ni ko’plab turdagi “TV”larga bog’liq bo’lmagan umumiy, lekin muhim bo’lgan amallarni bajaradi, xususan e-mail, internetdan foydalanish va ko’plab o’yinlar
O’rnatilgan tizim shunday kompyuter tizimidirki, unda boshqa kompyuter tizimlaridan ko’ra yuqori sifatli va ishonchli qurilmalar talab etiladi. O’rnatilgan qurilmalarning ba’zi qurilmalarida juda yuqori sifatli va ishonchli uskunalar bilan jihozlangan. Misol uchun, avtomobil motori kontrolerlarining harakat vaqtida tutashib ketishi yoki nozik tibbiyot asboblariningn jarrohlik vaqtidagi nuqsonlari juda jiddiy oqibatlrga olib keladi. Biroq, bu yerda ham shunday o’rnatilgan qurilmalar bo’lib, masalan TV, o’yinlar, kamera telefonlar kabi, ularda noqulayliklar mavjud bo’lib, lekin ular hayotga xavf soladigan holatlarni vujudga keltimaydi.
Ba’zi o’rnatilgan tizimlar deb nom olgan qurilmalar, misol uchun PDA yoki web bloknotlar, aslida o’rnatilgan qurilma emas. Kompyuter tizimlari sohada ba’zi bahsli holatlar uchraydi va an’anviy tizimlarning hammasi ham aslidao’rnatilgan tizim emas. Biroz tushunildiki, ancha mukammalroq loyihalarning o’rnatilgan tizim sifatida shakllanishi, masalan PDAning, nanotexnologik bozor va sotuv jarayoniga ko’proq bog’liq ekan muhandislarga qaraganda. Haqiqatda soha muhandislari o’rnatilgan tizim jarayonidagi faoliyatiga qarab o’zaro bo’lingan, hatto bu loyihachilar joriy tizimlar borasida birgalikda muhokamalashishsada, an’anaviy o’rnatilgan tizim rivojlanishda davom etadimi yo’qmi yoki sanoat jarayonida yakunda boshqalar tomonidan boshqariladimi. Hozirda sanoatni ta’minlaydigan kompyuter tizimlari ko’lami mavjud emasligi sababli an’anaviy o’rnatilgan tizimlar va umumiy maqsadli shaxsiy kompyuterlar orasidagi raqobat sustlashdi. Bu kitob o’rnatilgan tizim evolyutsion ko’rinishini asoslab ko’rsatib beradi,qaysiki bu turdagi kompyuter tizim loyihalarini o’z ichiga olgan.
O’rnatilgan tizimlarni sinflanishi: Uzoq masofada joylashgan boshqariladigan ob’ektlarni boshqarish uchun mo’ljallangan xisoblash tizimlar sinflari axborot-boshqaruvchi tizimlar (ABT) deb nomlanardi. Kompyuter tarmoqlari paydo bo’lishi bilan tarmoq yoki taqsimlangan ABTlarni qurish imkoniyati vujudga keldi.Integral mikrosxemalar va mikroprotsessorlar paydo bo’lishi ABTni boshqariladigan ob’ektlarga yaqinlashtirish yoki unga EXMni o’rnatish imkonini berdi. SHunday qilib birinchi o’rnatilgan tizimlari (Embedded System) paydo bo’ldi. Bora-bora element bazasi arzonlanishi va uni integrallanishi darajasi ko’tarilishi va xisoblash qurilmalarini ishonchliligi oshishi bilan EXMni boshqariladigan ob’ektni turli joylariga o’rnatish va barcha xisoblash tugunlarini umumiy nazorat tarmoqiga birlashtirilish imkonlari vujudga keldi. Rivojlanish protsessida elementlar kichiklashishi va boshqariladigan ob’ektlar bilan birlashishi bilan kiberfizik nomini olgan (CPS, Cyber Physical System) tizimlari paydo bo’ldilar. Boshqariladigan ob’ektlariga xisoblash tizimi kiritilish darajasiga ko’ra quyidagi tizimlarni ajratish mumkin:

Axborot-boshqaruvchi tizimlar (ABT).

Taqsimlanganaxborot-boshqaruvchi tizimlar (TABT).

O’rnatilgan tizimlar (Embedded System, ES).

Tarmoqli o’rnatilgan tizimlar (Networked Embedded System, NES).

Kiber fizik tizimlari (Cyber Physical System, CPS).

Texnika rivojlanishiga ko’ra boshqaruvchi kompyuter tizimlarini sinflarini belgilash evolyutsiyasi amalga oshrilildi: axborot-boshqaruvchidan o’rnatilgan tizimlarga, o’rnatilgandan tarmoqli o’rnatilganga, tarmoqli o’rnatilgandan kiberfiziktizimlariga.Zamonaviy kiberfizik tizimlari juda yaqindan boshqariladigan ob’ektlari bilan integrallashtirilgan.
Kiberfizik tizim(CyberPhysicalSystem, (CPS)- nazorat va boshqarish ob’ekti bilan bir vazifani bajaruvchi o’zaro munosabatlari fizik vositalariga ega (elektrik, ximik, optik, mexanik, biologik va x.k.) maxsus xisoblovchi tizim.Kiberfizik tizimni xisoblash platformasi asosida xarqanday kompьyuter qurilmasi qo’llanilishi mumkin.
O’rnatilgan tizimlar (Embedded System, ES) tushunchasini ko’pgina aniqlanishi mavjud:
O’rnatilgan xisoblash tizimlari (O’XT) – nazorat va boshqarish ob’ekti bilan bir vazifani bajaruvchi va u bilan umumiy konstruktsiyali maxsus (zakazlangan) xisoblash tizimlari(XT).
O’rnatilgan xisoblash tizimlari –ma’lum bir funktsiyalar yig’indisini bajaruvchi maxsus axborot-boshqaruvchi tizimlar (ABT).
O’rnatilgan xisoblash tizimlari–asosiy funktsiyasi kompyuter funktsiyasi bo’lmagan ammo kompyuterni element sifatida qo’llovchi xarqanday tizim. Masalan : DVD-proigrыvatelь, svetoforli ob’ekt, bankomat va x.k.
Kichik kompyuterli (laptop) yoki katta universal kompyuterli (mainframe computer) ammo personal kompyuter bo’lmagan xisoblash tizimni xam o’rnatilgan tizim deb xisoblash mumkin.
O’rnatilgan xisoblash tizimi–umumiy qo’llaniladigan kompyuter bo’lmagan dasturlanovchi kompyuterni o’z ichiga ko’shuvchi qurilma.
O’rnatilgan xisoblash tizimlari –stol kompyuteri bo’lmagan xarqanday amaliy xisoblash tizimi.
O’rnatilgan tizim –boshqariladigan qurilmaga xisoblash elementi to’liq o’rnatiladigan maxsus tizim. Universal kompьyuterga ko’ra, o’rnatilgan tizim konkret talabli bir yoki bir necha oldindan belgilangan masalalarni bajaradi.
O’rnatilgan xisoblash tizimlari quyidagicha tasniflanadi:
qo’llanish/tayinlanish doirasi bo’yicha;
axborot va boshqarish funktsiyalarini turli o’zaro munosabatlari bo’yicha (tizim axborot yig’uvchi yoki avtomatik boshqaruvchi);
Real vaqt o‘lchamida ishlash:Tizim biron bir voqea yoki so'rovga aniq belgilangan vaqt ichida javob berishga majbur bo'lganda, biz buni real vaqtda tizim deb ataymiz. Belgilangan vaqt belgilangan muddat deb nomlanadi. Ushbu tizimlar oldindan aytib berilishi kerak va shuning uchun aniqlanish asosida aniqlanadi.
Agar real vaqt tizimi o'rnatilgan bo'lsa, biz uni real vaqtda o'rnatilgan tizim deb ataymiz. Ushbu maqolada biz ushbu ikkita atamani bir-birining o'rnida ishlatamiz. Haqiqiy vaqtda o'rnatilgan tizimlarga misollar samolyotlarni boshqarish, qulflashga qarshi tormoz tizimlari, elektron yurak stimulyatorlari va dasturlashtiriladigan mantiq nazorati kabi "missiya muhim" ilovalardir.
Real vaqt rejimida vaqtni cheklab qo'yish maqbulligiga qarab tasniflash mumkin. Agar vaqt cheklovini o'tkazib yuborish mutlaqo nomaqbul bo'lsa, masalan, agar inson hayotini yo'qotishi mumkin bo'lsa, biz buni real vaqtda qiyin tizim deb ataymiz. Yuqorida aytib o'tilgan elektron yurak stimulyatori bunga misoldir.
Agar vaqt cheklovi etishmayotgan bo'lsa, qabul qilinishi mumkin, ammo keraksiz bo'lsa, biz uni real vaqtda yumshoq tizim deb ataymiz. Elektron pochta tizimlari, simsiz marshrutizatorlar va kabel qutilaringiz real vaqt rejimida cheklovlarga ega bo'lib, ular ular uchun mo'ljallangan. Shunday bo'lsa-da, ushbu muddatlarni o'tkazib yuborish oqibatlari unchalik katta emas yoki ahamiyatsiz bo'ladi, masalan, sizning sevimli televizion shoularingiz bir soniya davomida buferlashga majbur bo'lishi mumkin. Agar real vaqt rejimida yumshoq dastur ma'lum bir operatsiyani bajarish muddatini o'tkazib yuborsa, operatsiya darhol o'z qiymatini yo'qotmaydi. Buning o'rniga vaqt o'tishi bilan qiymat kamayadi, ya'ni vaqt belgilangan muddatdan ancha uzoqlashganda, u nolga tushadi.
Ko'pgina tizimlar spektrdan yumshoqgacha bo'lgan spektrda mavjud bo'lib, bu erda belgilangan muddatni o'tkazib yuborish mumkin emas, ammo bu bajariladigan operatsiya darhol o'z qiymatini yo'qotadi. Ushbu spektr ichida joylashgan tizimlar ko'pincha real vaqt tizimlari deb nomlanadi.
Vaqtni cheklash
Har bir real vaqt tizimida vaqtni cheklashlar to'plami mavjud bo'lib, ular u uchun mo'ljallangan. Tizimda vaqt cheklovlari bo'lmasa, u real vaqtda emas. Ushbu vaqt cheklovlarini ikki toifaga bo'lish mumkin: voqealarga javob va vazifalarni rejalashtirish.
Hodisalarga javob
Hodisa - bu tizim javob berishi kerak bo'lgan ogohlantiruvchi narsa. Bular apparat va dasturiy ta'minotda boshlanishi mumkin va ular biron bir narsa yuz berganligini va ular bilan shug'ullanish kerakligini ko'rsatadi. Hodisa ichki yoki tashqi tanaffus ko'rinishida paydo bo'lganda ko'proq tanish bo'lishi mumkin. Masalan, tugma bosilganda tizim buni sezishi va kerakli operatsiyalarni bajarishi mumkin. Voqealar har qanday vaqtda tizim o'zgarishini aniqlasa hosil bo'lishi mumkin. Tizim hodisani aniqlagan vaqt va uning ushbu hodisaga javob bergan vaqti o'rtasidagi vaqt, kechikish deyiladi. Kechikish aniqlanish vaqtini olib tashlagan holda javob vaqti sifatida belgilanadi.
L = T_r – T_d
Vazifalarni rejalashtirish
Vazifa - bu tizim protsessor tomonidan bajarilishi kerak bo'lgan ko'rsatmalar to'plami. Ba'zi real vaqtda tizim dizaynerlari vazifalarni rejalashtirishni afzal ko'rishadi, ayniqsa agar ular vaqti-vaqti bilan bajarilsa. Ko'pgina o'rnatilgan tizimlar bir necha marta kirishlarni his qilishlari va so'ngra ushbu yangi ma'lumotlarga asoslangan holda chiqishlarni o'zgartirishlari kerak. Ushbu turdagi tizimlar vazifalarni ishlatishga yordam beradi. Ushbu vazifalar odatda rejalashtiruvchi deb ataladigan dasturiy ta'minot yordamida rejalashtiriladi va bajariladi. Rejalashtirilgan vazifani bajarish kerak bo'lgan vaqt va u aslida bajarilishi vaqti orasidagi vaqt jitter deb ataladi. Jitter istalgan vaqtni olib tashlagan holda haqiqiy vaqt sifatida aniqlanadi.
J = T_a – T_d
Haqiqiy vaqtda ishlaydigan tizim voqealarni javobini, vazifalarni rejalashtirishni yoki ikkalasini ishlatmasligidan qat'i nazar, yakuniy maqsad maqbul deb hisoblangan yuqori chegarani (eng yomon stsenariy) belgilashda iloji boricha kam kutish va jitterga ega bo'lishdir.
Loyihalash namunalari
Qanday qilib real vaqtda o'rnatilgan tizimni loyihalashtirishga o'tish kerak? Tizimning talablari o'sib borishi va vaqtni cheklashi bilan, belgilangan muddatlarga rioya qilgan holda o'rnatilgan tizimning barcha ehtiyojlarini boshqarish qiyinlashadi. Quyida sanoatning barcha sohalarida qo'llaniladigan bir nechta aniq belgilangan printsiplar keltirilgan.
Dumaloq-Robin
Dumaloq robinalar jadvali - real vaqt tizimining cheklovlarini boshqarish uchun eng taniqli va keng tarqalgan rejalashtirish algoritmlaridan biridir. Nomidan ko'rinib turibdiki, u ishlaydi: tizimning har bir tarkibiy qismiga umumiy resurslardan foydalanish va kerakli vazifani bajarish uchun navbat beradi. Quyidagi rasmda keyingi vazifaga o'tishdan oldin har bir vazifaga 500 ms ish vaqti berilgan CPU ko'rsatilgan. Vazifalar 500 ms ichida bajarilishi mumkin yoki tugamasligi mumkin va ular ko'pincha burilish paytida to'xtagan joyni olishadi.

Navbat
Real vaqt tizimlarida yana bir foydali konstruktsiya bu navbatdir. Navbat mahsulotni ishlab chiqarish liniyasi deb o'ylash mumkin va u qayta ishlanadi. Tayyor bo'lgandan so'ng, tizim navbatdagi elementni navbatdan olib tashlaydi va unga ishlov beradi. Shunday qilib, bajarilishi kerak bo'lgan yangi vazifa navbatga qo'yilishi mumkin va tizim oldin kelgan barcha vazifalarni bajarishini kutadi. Oxir oqibat, yangi vazifa hal qilinadi, hatto uning orqasida ko'proq vazifalar paydo bo'ladi. 3-rasmda A topshirig'i va B topshirig'i bajarilgunga qadar C vazifasi navbatda o'tiradigan birinchi-in-out (FIFO) navbati ko'rsatilgan

Vaqt cheklovlarini boshqarishning ortiqcha xarajatlari shunchalik katta bo'ldiki, biron bir dizayn uslubi yoki printsipidan foydalanish endi mumkin bo'lmaydi. Aynan shu vaqtda real vaqtda ishlaydigan operatsion tizim eng yaxshi echimga aylanadi. Haqiqiy vaqtda ishlaydigan operatsion tizim yoki ROSOS (R-toss deb ataladi) rejalashtirish va navbatning tuzilish usullaridan foydalanadi, ammo bu qo'shimcha funktsiyalarni, shu jumladan vazifa ustuvorligini, uzilishlar bilan ishlashni, vazifalararo aloqalarni, fayl tizimlarini, ko'p tarmoqli va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ko'proq. Bularning barchasi vaqtni cheklash maqsadlariga erishish va engib o'tishning eng samarali usuliga olib keladi. Ommabop real vaqt operatsion tizimlariga VxWorks, QNX, eCos, MbedOS va FreeRTOS kiradi. Oldingi ro'yxatdagi birinchi ikkitasi mulkka tegishli, ammo qolgan uchtasi bepul ishlatilishi mumkin. MbedOS Arm-ning Mbed platformasi bilan ishlaydi va FreeRTOS ko'plab turli mikrokontrolörlarga yuborilgan. Kelgusi maqolada biz ulardan bittasini olishni va ishlashini o'rganishimiz mumkin.
Xulosa:
Ushbu mustaqil ishda biz real vaqt rejimida o'rnatilgan tizimlarning yuqori darajadagi ko'rinishini oldik, bunda ushbu turdagi tizimlar qanday tasniflangani va qanday aniqlanganiga e'tibor qaratdik. Biz real vaqtdagi tizimni tizimni belgilangan muddatni o'tkazib yuborishning maqbulligi va yo'qolish oqibatlari qanday bo'lishiga qarab tasnifladik. Vaqt cheklovlari va real vaqtda tizimni tashkil qilish va amalga oshirishning uchta keng tarqalgan usullari haqida ham gaplashdik.